CN111399586A - 井下有轨运输无人驾驶放矿行车操作手柄 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井下有轨运输无人驾驶操作手柄，涉及采矿运输系统技术领域。主要由操作手柄按键、操作手柄信号传输线、操作手柄信号采集器、操作手柄无线通讯传输接口组成。本发明作为无人驾驶系统自动装矿环节的辅助手段解决了因采掘层为了节省爆破成本，减少爆破力度，导致矿石中存在过多大块，自动装矿无法实现的问题；在装矿环节，实现了本地装矿人员既可以操作放矿机又可以远程遥控电机车，保证了本地装矿人员和设备的安全，减少了井上操作人员的投入，节省了相应的开支，同时提高整体的运输效率，使运输能力得到更大的发挥。
Description
技术领域
本发明涉及采矿运输系统技术领域，尤其涉及一种井下有轨运输无人驾驶放矿行车操作手柄。
背景技术
井下有轨运输无人驾驶系统在越来越多的金属矿山得到实施和运用，而自动装矿环节作为无人驾驶系统中科技含量最高的一部分，由于现场采矿、生产工艺的限制，只能在很少一部分新建矿山得以实现。其难点具体表现为：
采掘层为了节省爆破成本，减少爆破力度，导致矿石中存在过多大块。在自动装矿环节时，装矿量过多时，会由于大块矿石而导致超高，需要本地装矿人员频繁的处理，危险性较高；装矿量过少时，会导致日产量不足，经济效益低。
井下无人驾驶系统中，电机车处于自主运行模式。但是由于大块矿石的原因，在装矿环节，电机车则需从自主切换为井上操作人员遥控，装矿则依靠本地放矿人员进行操作。井上和井下两者一旦沟通不及时，很容易发生生产安全事故。同时，由于电机车的自主运行，一个人可以在井上操控2-3台电机车，但是由于装矿环节，必须一人遥控一台电机车，同时，井下还有一名本地放矿人员。针对此种情况，无人驾驶系统并未实现一人驾驶多车，节省人力和成本的目的。
发明内容
一种井下有轨运输无人驾驶装矿行车操作手柄，是为了解决矿山采掘层爆破力度小，产生大块矿石，从而导致自动装矿无法实现的问题。此外，井下本地放矿人员通过本发明，在装矿环节实现对电机车的远程遥控，解放井上电机车操作人员，实现了一人驾驶多车，完成无人驾驶系统节省人力和成本的目的。本发明主要由操作手柄按键、操作手柄信号传输线、操作手柄信号采集器、操作手柄通讯传输接口四部分组成。操作手柄按键主要实现本地放矿人员远程遥控电机车动作指令的采集，采集后的动作通过操作手柄信号传输线传输至操作手柄信号采集器；操作手柄信号采集器作为本发明的核心，其具有信号采集、信号分析、数据逻辑运算等功能，操作手柄信号采集器将运算处理后的结果通过操作手柄通讯传输接口上载至无人驾驶系统服务器，服务器将电机车控制权转交给本地装矿人员，待装矿完成后，本地装矿人员再将电机车控制权转交给系统服务器，服务器将电机车开往相应的卸矿站。
本发明的特点及有益效果：本发明的特点是解决矿山采掘层爆破力度小，产生大块矿石，从而导致自动装矿无法实现的问题。其作为自动装矿环节的辅助手段，基于无人驾驶的基础上，本地装矿人员采用放矿行车操作手柄，完成对电机车装矿的自主控制。本发明的有益效果是：第一、取缔了井上和井下操作人员的沟通，电机车在装矿环节，只有本地装矿人员具有操作权，降低因沟通不便而带来的安全隐患；第二、可相应程度的减少井上操作人员，实现无人驾驶系统一人开多车功能，降低人力成本，保证安全生产的目的，具有十分巨大的社会效益和经济效益。
附图说明
图1 为井下有轨运输无人驾驶放矿行车操作手柄结构示意图
图中：1、操作手柄按键，2、操作手柄信号传输线，3、操作手柄信号采集器，4、操作手柄信号传输接口，5、以太网传输线，6、井下无人驾驶系统通讯基站。
具体实施方式
为了能更清晰的理解本发明，下文将结合所附示意图阐述本发明的具体实施方式。
如图1所示本发明主要由操作手柄按键（1）、操作手柄信号传输线（2）、操作手柄信号采集器（3）、操作手柄信号传输接口（4）组成；以太网传输线（5）、井下无人驾驶系统通讯基站（6）属于操作手柄的外部通讯设备。现将井下无人驾驶放矿行车操作手柄各部分做如下功能介绍：
操作手柄按键（1）由接车、交车、升弓、降弓、前进、后退、制动、紧急制动8个按键组成，所有按键均有按下反馈指示灯。本发明是基于井下有轨运输无人驾驶系统中，当电机车运行至装矿溜井处，系统服务器通过电机车定位功能得知该区域是允许本地装矿人员进行接车装矿操作。当本地装矿人员按下操作手柄按键（1）中的接车按钮后，按键状态会由高电平转换为低电平，接车信号会由操作手柄信号传输线（2）传输至操作手柄信号采集器（3）。操作手柄信号采集器（3）核心处理器采用STM32F407VGT6，处理器将传输过来的低电平隔离变换为自身可识别的电平信号，进行信号分析（此次分析不只单单分析此功能，操作手柄按键所有功能都需进行分析），分析完毕后的结果，通过操作手柄信号传输接口（4）传输至无人驾驶系统服务器。服务器接收到接车信号后，将机车控制器权由服务器控制转交给本地装矿人员控制，同时，将交车成功信号发送给操作手柄信号采集器（3），操作手柄信号采集器（3）驱动操作手柄按键（1）中的接车反馈指示灯，灯亮表示接车成功。
本地装矿人员在接车成功后，便可以通过操作手柄按键（1）对电机车进行远程操控。升弓和降弓按键，是实现对电机车受电弓的控制，其原因是：在放矿溜井处，由于架线高低不平等原因，会涉及到对电机车受电弓的操作，故将此功能设计在操作手柄当中。前进按键、后退按键、制动按键属于在装矿时，对电机车运行状态的控制。由于井下矿车斗的多样性，电机车在装矿环节也存在着差异性，即装矿分为：正向装矿和反向装矿。正向装矿是将电机车的第一节车斗对准放矿机，然后通过长按前进按键，实现对电机车的前进控制（前进和后退的速度均为恒定，依据现场生产环节而确定车速），当车斗处于放矿机的正下方时，通过制动按键，实现对电机车的制动。制动采用电制动和气制动同时动作的方式；反向装矿是将电机车的最后一斗对准放矿机，然后通过长按后退按键，实现对电机车后退控制，制动方式如上述一致。紧急制动按键的优先级最高，当电机车在装矿处于异常时，可直接通过紧急制动按钮对电机车实现制动操作。紧急制动不涉及逻辑转换，其控制及指令传输都采取最优方式，确保实现制动效果，保证无人驾驶系统安全性。
其上电机车功能相应的按钮（一个或多个均可）按下后，按键的状态都会由高电平转换为低电平，通过操作手柄信号传输线（2）将功能信号传输至操作手
柄信号采集器（3），操作手柄信号采集器（3）采用电平隔离变换方式转化为自身可识别的电平信号，进行信号分析（紧急制动不需要逻辑处理），分析完毕后的结果直接通过井下无人驾驶系统通讯基站（6）发送至车载控制器，车载控制器在接收到相应的控制指令后，会回复自身的状态于操作手柄信号采集器（3），操作手柄信号采集器（3）进而驱动操作手柄按键（1）反馈指示灯，以完成对电机车的远程操控。
当一列车斗装矿完成之后，本地装矿人员按下交车按钮，按钮状态由高电平变换为低电平，通过操作手柄信号采集器（3）处理后，由操作手柄信号传输接口（4）传输至系统服务器，服务器接收到交车信号后，电机车控制权由本地装矿人员转换为系统服务器，服务器下发交车成功信号给操作手柄信号采集器（3）完成对操作手柄按键（1）反馈指示灯驱动。同时，服务器会在系统智能调度程序中报警，溜井装矿完成，需要进行交车确认，确认完成后便可将电机车自主运行到相应的卸矿站。
本发明能够克服在自动装矿过程中存在矿石大块，及智能化匹配人工操作效率低等问题，扩大了本发明在井下有轨运输无人驾驶系统中的使用范围；同时也实现了一人驾驶多辆电机车，大大地提高了装矿效率、安全性和运行的可靠性、实用性，极大节省人工成本，完美实现井下有轨运输无人驾驶系统省人、降成本、高效率、保安全的目的。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动和变形不脱离本发明的精髓和范围，仍属于本发明的权利要求和同等技术范围之内，则本发明意图包含这些改动和变型。
Claims (1)
1.井下无人驾驶装矿行车操作手柄，其特征在于：以下为具体流程：
本发明主要由操作手柄按键（1）、操作手柄信号传输线（2）、操作手柄信号采集器（3）、操作手柄信号传输接口（4）组成；当无人驾驶电机车运行至溜井处装矿时，本地装矿人员通过操作手柄按键（1）中的接车键，实现电机车由系统服务器自主运行状态切换至本地装矿人员远程遥控状态，电机车控制权由服务器转交至本地装矿人员；
本地人员在获得电机车远程遥控权之后，通过按下操作手柄按键（1）中相应的电机车功能键实现对电机车装矿过程中的各种操作；当相应的功能键按下后，按钮的电平状态将会发生变化，通过操作手柄信号传输线（2）将功能按钮电平信号发送至操作手柄信号采集器（3）；操作手柄信号采集器（3）采用STM32F407作为核心处理器，处理器将接收的按钮的电平状态转换为自身识别信号后，通过信号分析、数据逻辑运算等处理之后，通过操作手柄信号传输接口（4）传输至井下无人驾驶系统通讯基站（6）；井下无人驾驶系统通讯基站（6）将该控制指令以无线的形式，发送给车载控制器，车载控制器接收到控制指令后，实现相应的电机车控制；同时，电机车会回复自身工作状态给操作手柄信号采集器（3），操作手柄信号采集器（3）驱动操作手柄按键（1）中的反馈指示灯来反馈本动作已执行；操作手柄按键（1）中的紧急制动指令优先级最高，其不参与任何逻辑运算，是电机车远程遥控驾驶安全运行的保证；
当一列车斗装矿完成之后，本地装矿人员按下交车按钮，操作手柄信号采集器（3）会通过操作手柄信号传输接口（4）传输至系统服务器，服务器接收到交车信号后，电机车控制权由本地装矿人员切换为系统服务器，服务器下发交车成功信号给操作手柄信号采集器（3）完成对操作手柄按键（1）反馈指示灯驱动；同时，服务器会在系统智能调度程序中报警，溜井装矿完成，需要进行交车确认，确认完成后便可将电机车自主运行到相应的卸矿站。
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